Java 实现 TCP 一发一收通信-EW帮帮网

在网络编程中，TCP（传输控制协议）凭借其可靠传输的特性，成为需要确保数据完整性场景的核心选择。本文将基于一段 Java 代码实例，全面解析 TCP 单向通信的实现逻辑，帮助开发者掌握 TCP 编程的基础框架与底层原理。

核心代码展示

以下是实现 TCP 单向通信的完整代码，包含客户端与服务器端两个部分：

客户端（Client）代码

package com.practical.agreement.tcp.tcp_1;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.io.DataOutputStream;
/*
@description:
@ClassName Client
@author chen
@create 2025-07-21 14:53
@Version 1.0
*/
public class Client
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        // 1、创建Socket对象，并同时请求与服务端程序的连接。
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);

        // 2、从socket通信管道中得到一个字节输出流，用来发数据给服务端程序。
        OutputStream os = socket.getOutputStream();

        // 3、把低级的字节输出流包装成数据输出流
        DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);

        // 4、开始写数据出去了
        dos.writeUTF("发送数据----~~~~~~~");
        dos.close();

        // 5、释放连接资源
        socket.close(); // 释放连接资源
    }
}

服务器端（Server）代码

package com.practical.agreement.tcp.tcp_1;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/*
@description:
@ClassName Server
@author chen
@create 2025-07-21 14:54
@Version 1.0
*/
public class Server
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        System.out.println("-----服务端启动成功-------");
        // 1、创建ServerSocket的对象，同时为服务端注册端口。
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);

        // 2、使用serverSocket对象，调用一个accept方法，等待客户端的连接请求
        Socket socket = serverSocket.accept();

        // 3、从socket通信管道中得到一个字节输入流。
        InputStream is = socket.getInputStream();

        // 4、把原始的字节输入流包装成数据输入流
        DataInputStream dis = new DataInputStream(is);

        // 5、使用数据输入流读取客户端发送过来的消息
        String rs = dis.readUTF();
        System.out.println(rs);

        // 其实我们也可以获取客户端的IP地址
        System.out.println(socket.getRemoteSocketAddress());

        dis.close();
        socket.close();
    }
}

一、TCP 协议基础与代码功能解析

TCP 是一种面向连接的可靠传输协议，其核心特性体现在：

连接导向：通信前必须通过 "三次握手" 建立连接

可靠传输：通过序列号、确认应答、超时重传等机制保证数据完整

流量控制：通过滑动窗口机制避免接收方缓冲区溢出

拥塞控制：根据网络状况动态调整发送速率

本次展示的代码实现了 TCP 最基础的单向通信模式：客户端主动发起连接并发送一条字符串消息，服务器端接收消息后打印内容及客户端地址信息。该代码虽简单，却完整包含了 TCP 通信的核心流程，是理解复杂 TCP 应用的基础。

二、代码执行流程深度解析

1. 服务器端启动与等待连接

服务器端的运行遵循 "初始化 - 等待 - 处理" 的逻辑：

端口注册：通过new ServerSocket(8888)创建服务器端对象，同时向系统注册 8888 端口，用于监听客户端连接请求
阻塞等待：serverSocket.accept()方法会进入阻塞状态，直到有客户端发起连接请求，此时返回一个Socket对象，建立与客户端的专属通信管道
流初始化：从Socket中获取字节输入流InputStream，并包装为DataInputStream—— 这种包装能直接读取 Java 基本数据类型，简化字符串传输流程
数据读取：dis.readUTF()方法读取客户端发送的 UTF-8 编码字符串，该方法会严格按照writeUTF()的编码格式解析数据
资源释放：读取完成后关闭输入流和Socket，释放系统资源

2. 客户端连接与数据发送

客户端的执行流程体现了 TCP 的主动发起特性：

建立连接：new Socket("127.0.0.1", 8888)通过指定 IP 地址（本地回环地址）和端口号，向服务器端发起连接请求，底层会完成三次握手过程
输出流准备：获取Socket的字节输出流OutputStream，并包装为DataOutputStream，便于使用writeUTF()方法发送字符串
消息发送：dos.writeUTF()会先写入字符串长度（2 字节），再写入 UTF-8 编码的字节序列，确保服务器端能准确解析
连接关闭：发送完成后关闭输出流和Socket，触发四次挥手过程终止连接

三、TCP 通信的关键特性验证

通过代码运行可直观观察 TCP 的核心特性：

连接导向：若先启动客户端会抛出Connection refused异常，证明必须先建立连接才能通信

顺序传输：多次发送消息时（需修改代码为循环），服务器端接收顺序与发送顺序完全一致

可靠交付：在网络不稳定环境下，TCP 会自动重传丢失的数据包，确保服务器端最终能完整接收

代码中socket.getRemoteSocketAddress()方法展示了 TCP 的双向地址感知能力，该方法返回客户端的 IP 地址和端口号（格式为/127.0.0.1:端口号），体现了 TCP 连接的端到端特性。

四、技术局限性与扩展方向

现有代码的局限性

单向通信：仅支持客户端向服务器端发送消息，无法实现双向交互
单连接处理：服务器端处理完一个连接后即关闭，无法同时服务多个客户端
无异常处理：未包含try-catch块，网络波动可能导致程序崩溃
资源释放问题：直接关闭流可能导致资源释放不彻底，建议使用 try-with-resources 语法

实用扩展方案

双向通信：在客户端添加输入流、服务器端添加输出流，实现消息互发
多客户端支持：使用多线程技术，主线程负责接收连接，子线程处理具体通信
异常处理增强：添加try-catch-finally块捕获IOException，确保资源正确释放
长连接保持：去除单次通信后关闭连接的逻辑，通过心跳机制维持长连接

五、TCP 通信的典型应用场景

尽管 TCP 存在连接建立延迟、开销较大等特点，但其可靠性使其在以下场景中不可替代：

文件传输：FTP、SFTP 等协议基于 TCP 实现，确保文件传输完整

金融交易：银行转账、支付系统等需保证交易指令准确无误

邮件服务：SMTP、IMAP 等邮件协议依赖 TCP 确保邮件不丢失

HTTP 通信：网页浏览、API 调用等场景需要完整的内容传输

相比之下，视频通话、实时游戏等对延迟敏感的场景更适合 UDP，开发者需根据业务特性选择合适的传输协议。

总结

本文通过一段精简的 Java 代码，完整呈现了 TCP 单向通信的实现过程。从服务器端的端口监听，到客户端的连接发起，再到数据的编码传输，每一步都体现了 TCP 协议的核心设计思想。

掌握这段代码的原理后，开发者可逐步扩展出更复杂的 TCP 应用 —— 无论是多客户端聊天系统，还是文件传输工具，其底层都离不开本文阐述的基础流程。理解 TCP 的可靠性机制与代码实现的对应关系，是构建稳定网络应用的关键。

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